基于破坏性物理分析的假冒翻新器件识别方法

杨智帆 ， 阳川 ， 李凌博， 胡波 兰楠

（1.重庆赛宝工业技术研究院有限公司， 重庆 401332；2.工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 511370；3.智能电子电器可靠性技术重庆市重点实验室， 重庆 401332）

0 引言

随着电子信息产业的飞速发展， 电子元器件的需求量越来越大， 同时其更新换代的速度也越来越快。 然而， 由于停产、 禁运等方面的因素， 为假冒翻新器件进入整个电子产业供应链提供了可乘之机[1]。另外， 为了应对市场的瞬息万变和促进企业自身的发展， 越来越多的电子制造企业转向小批量多品种的生产模式， 由于每批物料采购量较小， 无法从生产厂商处批量采购， 只能通过中间渠道购货， 这显然会增加采购到假冒翻新器件的风险[2]。

假冒翻新器件主要包括使用过的回收器件、 低质量等级的器件、 相同功能的“杂牌” 器件和外部结构相近的仿制器件， 此类器件或多或少会存在一些损伤及潜在的隐患， 可能直接影响到电子组件乃至整机的可靠性和安全性[3-4]。 据报道[5]， 全球电子厂商每年由假冒翻新器件导致的直接或间接损失达到上千亿美元， 其危害性不言而喻。 近年来， 由于宣传力度的加大和人们防患意识的提高， 假冒翻新器件引起了广泛的关注。 然而， 假冒翻新器件制造者为继续攫取更多的利润， 其“反侦察” 技术也日益进步， 仅通过肉眼难辨其真伪， 此时需要利用特殊的手段和专业工具进行判断和验证。 但是， 目前专门针对假冒翻新器件的识别方法并无相关标准可依据。 本文旨在通过介绍破坏性物理分析（DPA： Destructive Physical Analysis） 技术常用的一些识别假冒翻新器件的检测手段和方法， 以期为电子产品可靠性保障技术提供参考。

1 DPA 技术

DPA 是指为验证电子元器件的设计、 结构、材料、 制造的质量和工艺情况是否满足预订用途或有关规范的要求， 以及是否满足元器件规定的可靠性和保障性， 对元器件样品进行解剖， 以及在解剖前后进行的一系列检验和分析的全过程[6]。 DPA技术主要包括： 外部目检、 X 射线检查、 声学扫描显微镜检查、 颗粒碰撞噪声检测、 密封性检验、引出端强度、 内部水汽含量检测、 开封、 内部目检、 键合强度、 扫描电镜检查、 芯片剪切强度和芯片粘接强度等试验项目， 其实施过程一般遵循由无损检验到破坏性检验的规律， 由外至内， 逐步地对器件进行解析。 假冒翻新器件一般需要经过加工处理， 处理之后难免会留下一些“蛛丝马迹”。 因此，基于部分DPA 技术项目及流程， 找出这些 “蛛丝马迹”， 即可有效地识别假冒翻新器件。

2 假冒翻新器件的识别技术

该技术主要基于对假冒翻新各个工艺流程可能会留下的蛛丝马迹， 进行针对性的专项实验； 通过抽丝剥茧、 层层深入的方法， 逐一地对比排查而得出假冒翻新与否的结论。

2.1 外部目检

外部目检主要是分别利用高低倍显微镜对器件的外观结构进行检查， 找出与器件原封装工艺的矛盾之处。

2.1.1 检查器件标识

目前器件打标方式主要采用丝印打标或激光打标。 丝印打标的假冒翻新器件相对较易识别， 因为化学清洗后会留下对比明显的痕迹[7-8]。 对于激光打标的器件， 则可通过字迹清晰度、 整体协调度、刻蚀深浅、 字母及数字的写法等特征进行判断。

2.1.2 检查器件定位孔

对于一些需要螺栓固定的元器件， 在安装固定或拆卸过程中会导致定位孔的孔径扩大， 回收翻新后可能复原， 但两边的孔径可能会有明显的不对称情况， 对于此类产品可以断定为假冒翻新器件[3]，如图1 所示。 对于翻新塑封器件， 一般会经过打磨处理， 由于翻新工艺不稳定可能会导致定位孔边界被打磨程度不同， 即便再对其进行喷涂， 在显微镜下其特征也相对明显， 易以辨别， 如图2 所示。

图1 假冒翻新器件定位孔的孔径不对称

图2 假冒翻新器件与良品定位孔对比图

2.1.3 检查器件边缘线

塑封器件边缘通常会呈倒圆角， 边缘线一般呈圆弧过渡， 但是， 由于器件比较薄、 倒角比较小，因此在打磨翻新的过程中， 很容易将圆弧边缘线打磨掉而呈直角， 如图3 所示。 此外， 从图4 中可以看出， 翻新器件上的过多喷涂物完全遮盖了器件原来的边缘线， 形成扭曲变形的边界， 与正常的封装工艺不符。 故可通过检查器件边缘线来判定其是否属于假冒翻新器件。

图3 假冒翻新器件与良品边缘线对比图

图4 假冒翻新器件的边缘线被喷涂物覆盖

2.1.4 检查器件引脚

塑封器件的引脚端面经切筋工艺后会露出基底金属。 为了掩盖使用过或氧化锈蚀的痕迹， 翻新器件引脚需要进行重新镀锡处理， 使引脚看起来光亮如新； 但是， 由于引脚长度一定， 无法再进行切筋工序， 重新镀锡的引脚端面会完全覆盖镀层而看不到基底金属， 如图5 所示。

图5 假冒翻新器件与良品引脚对比图

2.1.5 检查器件表面纹理

器件经过打磨处理后会留下打磨痕迹， 故多数翻新器件还会经过喷涂处理。 如图6 所示， 翻新器件侧表面可以看出明显的分层形貌， 上层发亮物质即为喷涂物， 下层为原塑封料。 但是， 并非所有的假冒翻新器件表面都能看见如此显著的差异， 为了进一步地验证， 则需要在高倍显微镜下观察确认，正常塑封形貌与喷涂形貌对比如图7 所示。

图6 假冒翻新器件残留喷涂痕迹

图7 假冒翻新器件与良品表面纹理对比图

2.2 X 射线检查

利用X 射线透视系统， 可以在不损坏器件的条件下清楚地看到器件的内部结构， 是检测假冒翻新器件的一个有效途径。 同厂家、 同型号、 同批次的电子元器件， 其内部结构是相同的。 在X 射线透视系统下， 若同批次器件显示出引线框架、 键合丝材质和芯片尺寸等内部结构的差异， 可确认该批产品是假冒伪劣产品。 如图8 所示， 该批器件外观相同， 而内部芯片的尺寸大小及基板结构不一致， 故可判定该批次为假冒伪劣产品。

图8 X 射线透视检查对比图

2.3 声学扫描显微镜检查

在DPA 试验项目中， 声学扫描显微镜检查一般用于检测塑封器件内部是否有分层缺陷。 当器件经过筛选或者焊接等热应力之后， 可能会导致器件内部界面出现分层现象。 当这些筛选不合格的次品或回收件重新进入电子元器件供应链时， 可以通过声学扫描显微镜检查判断其是否属于假冒翻新器件。 另外， 某些器件经过喷涂和激光打标之后在光学显微镜下可能很难识别， 但利用声学扫描显微镜的“穿透” 能力可以检测到假冒翻新器件表面以下的真正标识[9]， 如图9 所示。

图9 声学扫描显微镜检查对比图

2.4 开封及内部目检

开封及内部目检技术， 是指通过物理或化学的打开封装体， 暴露芯片并保持其完整性， 然后采用光学显微镜对其进行检查。 通过判断芯片上的厂家、 型号和批次信息是否与封装外表面一致可以区分假冒翻新器件[10]。 同时， 还需要检查芯片上是否有过电损伤或机械损伤等缺陷。 甚至， 某些更细微的损伤还需要借助扫描电子显微镜才能观察到。另外， 对于空封器件， 还应检查内部芯片粘接工艺， 如图10 所示。

图10 假冒翻新器件与良品粘接工艺对比图

3 结束语

基于DPA 技术可以有效地识别假冒翻新元器件。 但是， 由于针对假冒翻新元器件识别方面的标准缺乏， 技术人员很多时候还需要依靠经验来进行判断。 另外， 器件的造假技术也是日新月异， 这就要求企业层面应加强来料管控， 将假冒伪劣器件鉴别纳入企业采购规范； 行业层面加强技术交流， 信息共享， 加快相关标准的制订进程； 政策层面出台一些相关法案条例， 用来打假惩假。